NO和葡萄糖-6-磷酸脫氫酶在大豆鋁脅迫響應(yīng)中的調(diào)節(jié)作用研究.pdf

1、鋁脅迫是酸性土壤中限制植物正常生長(zhǎng)和農(nóng)作物產(chǎn)量的主要逆境因子，鋁毒害對(duì)植物最初和最顯著的一個(gè)特征就是抑制植物根的生長(zhǎng)。一氧化氮(NO)作為信號(hào)分子參與了多種生物脅迫和非生物脅迫響應(yīng)，然而其在鋁脅迫中的調(diào)節(jié)作用仍不太清楚。作為戊糖磷酸途徑的限速酶之一，葡萄糖-6-磷酸脫氫酶(G6PDH)可以催化產(chǎn)生還原力NADPH。有研究報(bào)道，G6PDH參與了多種環(huán)境脅迫的抗逆性反應(yīng)，然而關(guān)于其對(duì)鋁脅迫的響應(yīng)及其調(diào)節(jié)作用還未見(jiàn)報(bào)道。本研究以大豆為實(shí)驗(yàn)材料

2、，探討了NO和G6PDH對(duì)鋁脅迫的響應(yīng)及其在鋁毒害下的調(diào)控機(jī)制。主要結(jié)果如下:
　　1.低濃度鋁脅迫下NO對(duì)鋁毒害的調(diào)節(jié)作用
　　鋁脅迫下，大豆幼苗根長(zhǎng)和根尖伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞大小均受到抑制，膜脂過(guò)氧化程度增加，活性氧（H2O2和O2-·）含量顯著升高;抗氧化劑BHA處理則緩解了鋁毒害引發(fā)的根生長(zhǎng)抑制和膜脂過(guò)氧化程度。表明鋁脅迫通過(guò)刺激根中活性氧(ROS)的累積，加深了膜脂過(guò)氧化的程度，從而導(dǎo)致氧化傷害，最終影響根尖伸長(zhǎng)區(qū)細(xì)胞的形態(tài)

3、大小，造成根生長(zhǎng)抑制。
　　鋁脅迫下，NO供體(SNP)處理減輕了鋁誘導(dǎo)的根伸長(zhǎng)抑制、ROS積累以及膜脂過(guò)氧化程度，而NO清除劑(PTIO)處理則進(jìn)一步加重了鋁毒害。進(jìn)一步研究結(jié)果顯示，鋁脅迫下SNP處理能顯著增強(qiáng)抗氧化酶(POD、CAT)活性、抗氧化劑(GSH和ASA)含量以及GSH-ASA循環(huán)系統(tǒng)中的關(guān)鍵酶(APX、GR、DHAR和MDHAR)活性，而PTIO處理則抑制了鋁誘導(dǎo)的抗氧化劑含量及抗氧化酶活性的增加。
　　鋁

4、脅迫處理顯著增加了大豆根中NO含量和硝酸還原酶(NR)活性，NR抑制劑處理則消除了鋁誘導(dǎo)的NO含量的增加，而一氧化氮合酶(NOS)抑制劑處理后，NO含量沒(méi)有明顯改變，表明鋁脅迫下NO的產(chǎn)生主要來(lái)自于NR途徑。
　　這些結(jié)果說(shuō)明，鋁脅迫下NR介導(dǎo)產(chǎn)生的NO通過(guò)調(diào)節(jié)抗氧化酶活性以及GSH-ASA循環(huán)中的GSH和ASA含量來(lái)清除過(guò)量的ROS，進(jìn)而增強(qiáng)大豆對(duì)鋁毒害的耐受性。
　　2.高濃度鋁脅迫下G6PDH對(duì)鋁毒害的調(diào)節(jié)作用

5、　　高濃度鋁脅迫(≥200μM)處理能顯著增加大豆根中總G6PDH活性，并隨著鋁濃度的增加酶活性逐漸升高;同時(shí)，胞質(zhì)G6PDH(Cyt-G6PDH)活性與總G6PDH活性的變化趨勢(shì)類似，而質(zhì)體G6PDH活性則沒(méi)有明顯改變，表明鋁脅迫引發(fā)的G6PDH活性的增加主要來(lái)源于Cyt-G6PDH。
　　鋁脅迫下，G6PDH抑制劑(GN6P)處理緩解了鋁誘導(dǎo)的根生長(zhǎng)抑制、膜脂過(guò)氧化以及ROS的積累，表明G6PDH參與了鋁對(duì)大豆的毒害作用。進(jìn)一

6、步研究結(jié)果顯示，NADPH氧化酶抑制劑(DPI)處理消除了鋁脅迫引發(fā)的ROS積累，表明鋁脅迫下ROS積累來(lái)自于NADPH氧化酶途徑。
　　鋁脅迫下，GN6P處理降低了NADPH含量以及NADPH氧化酶活性，表明G6PDH調(diào)節(jié)了NADPH氧化酶的活性。隨后的研究結(jié)果顯示，鋁脅迫提高了Cyt-G6PDH活性及編碼基因(G6PDH1和G6PDH2)的表達(dá)，SNP處理進(jìn)一步增強(qiáng)了其活性及基因表達(dá)，PTIO處理則抑制了其活性及基因表達(dá)，表明

7、NO介導(dǎo)了鋁脅迫誘導(dǎo)的Cyt-G6PDH活性的增強(qiáng)，該調(diào)節(jié)方式可能是通過(guò)增強(qiáng)G6PDH1和G6PDH2的基因表達(dá)實(shí)現(xiàn)的。此外，高濃度鋁脅迫下，NO含量顯著增強(qiáng)，其產(chǎn)生途徑也是來(lái)源于NR途徑。
　　這些結(jié)果說(shuō)明，鋁脅迫下由NO介導(dǎo)的Cyt-G6PDH通過(guò)調(diào)節(jié)NADPH氧化酶依賴的ROS的積累，使得大豆遭受氧化傷害，最終導(dǎo)致大豆根生長(zhǎng)抑制。
　　綜上所述，鋁脅迫下，大豆幼苗能夠通過(guò)NR途徑產(chǎn)生NO，NO有兩方面的作用，一方面是相